Bonding to titanium posts: Surface modifications

Abstract

Introduction: In an attempt to optimize the adhesion between resin cements and prefabricated posts, the surface treatment of posts is recommended. Therefore, this work aims to evaluate the effect of different surface preparation methods on titanium posts. Materials and methods: Five prefabricated titanium posts (Unimetric) and four different surface modification protocols were randomly coupled and divided into five groups (n = 1). Each post was surface treated with one of the following protocols: 5% hydrofluoric acid (HF) for 15 s (Group HF15); 5% HF for 30 s (Group HF30); 5% HF for 60 s (Group HF60); and sandblasting with AquaCare system using Procut powder (Group SB). The remaining post was used as control (Control Group), without any surface treatment. The surface morphology of all the samples was subsequently evaluated through field emission scanning electron microscopy (SEM-FE). Results: Group HF15 presented a surface with little to no conditioning pattern, with a pronounced preponderance of intact non-conditioned areas. Groups HF30 and HF60 showed a total conditioning of the titanium surface, with some noticeable differences between them, as Group HF60 presented a more homogeneous conditioning pattern and, apparently, a more extensive removal of the titanium’s superficial layer. Group SB presented a completely different pattern, with distinct micro-sized surface ultramorphology characterized by irregular depression areas, related with the morphology, dimension and forceful impact of blasting particles on titanium. Discussion: The results revealed that all the surface treatments tested produced different micromorphologies on titanium. Since both the surface area available for the adhesive procedure and the microretentive topography on Group HF30 might be less significant than in Group HF60, the SEM-FE topographical analysis favours the surface conditioning with HF for 60 s. The conditioning pattern observed on group HF60 resembles the well-known conditioned enamel surfaces with orthophosphoric acid so, it is possible to speculate that the outcome on the bond strength to titanium posts will be similar, based on the micromechanical retention of the resin luting agent on the microporosities created with the hydrofluoric acid. Conclusions: Within the limitations of the current study, the most promising surface modification technique seems to be etching with HF for 60 s. However, further studies should focus on evaluating the bond strengths obtained with the different surface modification methods.

Introdução: Na tentativa de otimizar a adesão entre cimentos resinosos e espigões pré-fabricados, está recomendado o tratamento de superfície dos mesmos. Assim, o presente trabalho tem como objetivo analisar diferentes métodos de preparação de superfície e o seu efeito em espigões de titânio. Materiais e Métodos: Cinco espigões de titânio (Unimetric) e quatro tratamentos de superfície distintos foram emparelhados aleatoriamente e divididos em cinco grupos (n = 1). Cada espigão foi submetido a um dos seguintes tratamentos de superfície: ácido fluorídrico (HF) a 5% durante 15 s (Grupo HF15); HF a 5% durante 30 s (Grupo HF30); HF a 5% durante 60 s (Grupo HF60); e jateamento com o sistema AquaCare com partículas de óxido de alumínio de 29 µm (Grupo SB). O espigão restante foi utilizado como controlo (Grupo Controlo), não sendo submetido a qualquer tratamento de superfície. Posteriormente, a superfície dos espigões foi avaliada recorrendo a microscopia eletrónica de varrimento. Resultados: O Grupo HF15 apresentou uma superfície oscilante entre zonas de algum a nenhum padrão de condicionamento, com predominância das zonas intactas não condicionadas. Os grupos HF30 e HF60 evidenciaram um padrão de condicionamento total da superfície do titânio contudo, o padrão observado no grupo HF60 é mais homogéneo e apresenta, aparentemente, uma remoção mais extensiva da camada superficial do titânio. O padrão observado no Grupo SB é completamente distinto, caracterizando-se por áreas de depressão irregulares, relacionadas com a morfologia, dimensão e impacto vigoroso das partículas de jateamento no titânio. Discussão: Todos os tratamentos de superfície testados resultaram em diferentes micromorfologias no titânio. Uma vez que, tanto a área de superfície disponível para os procedimentos adesivos como a topografia microrretentiva do Grupo HF30 aparentam ser menos significativas do que no grupo HF60, a análise topográfica favorece o condicionamento da superfície com HF durante 60 s. O padrão de condicionamento observado no Grupo HF60 apresenta semelhanças com a superfície do esmalte condicionada com ácido fosfórico, pelo que podemos especular que o efeito na adesão aos espigões de titânio será semelhante, atuando através da microrretenção do cimento resinoso nas microporosidades produzidas pelo HF. Conclusão: Apesar das limitações inerentes ao presente estudo, o condicionamento com HF durante 60 s aparenta ser o método de preparação de superfície mais promissor. No entanto, estudos futuros devem focar-se na avaliação das forças adesivas obtidas com os diferentes tratamentos de superfície.